液压与气动复习试题库及参考答案

1 液压系统中的压力取决于 执行元件的运动速度取决于 负载 流量 2 液压传动装置由 和 四部分组成 其中 和 为能量转换装置 动力元件 执行元件 控制元件 辅助元件 动 力元件 执行元件 3 液体在管道中存在两种流动状态 时粘性力起主导作用 时惯性力起主导作用 液体的流动状态可用 来判断 层流 紊流 雷诺数 4 在研究流动液体时 把假设既 又 的液体称为理想流体 无粘性 不 可压缩 5 由于流体具有 液流在管道中流动需要损耗一部分能量 它由 损失和 损失两部分组成 粘性 沿程压力 局部压力 6 液流流经薄壁小孔的流量与 的一次方成正比 与 的 1 2 次方成正比 通 过小孔的流量对 不敏感 因此薄壁小孔常用作可调节流阀 小孔通流面积 压力 差 温度 7 通过固定平行平板缝隙的流量与 一次方成正比 与 的三次方成正比 这说明液压元件内的 的大小对其泄漏量的影响非常大 压力差 缝隙值 间隙 8 变量泵是指 可以改变的液压泵 常见的变量泵有 其中 和 是通过改变转子和定子的偏心距 来实现变量 是通过改变斜盘倾角来实现变量 排量 单作用叶片泵 径向柱 塞泵 轴向柱塞泵 单作用叶片泵 径向柱塞泵 轴向柱塞泵 9 液压泵的实际流量比理论流量 而液压马达实际流量比理论流量 大 小 10 斜盘式轴向柱塞泵构成吸 压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为 与 与 与 柱塞与缸体 缸体与配油盘 滑履 与斜盘 11 外啮合齿轮泵的排量与 的平方成正比 与的 一次方成正比 因此 在 齿轮节圆直径一定时 增大 减少 可以增大泵的排量 模数 齿数 模数 齿数 12 外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是 腔 位于轮齿逐渐进入啮合的 一侧是 腔 吸油 压油 13 为了消除齿轮泵的困油现象 通常在两侧盖板上开 使闭死容积由大变少时 与 腔相通 闭死容积由小变大时与 腔相通 卸荷槽 压油 吸油 14 齿轮泵产生泄漏的间隙为 间隙和 间隙 此外还存在 间隙 其中 泄漏占总泄漏量的 80 85 端面 径向 啮合 端面 15 双作用叶片泵的定子曲线由两段 两段 及四段 组成 吸 压油窗口位于 段 大半径圆弧 小半径圆弧 过渡曲线 过渡曲线 16 调节限压式变量叶片泵的压力调节螺钉 可以改变泵的压力流量特性曲线上 的大小 调节最大流量调节螺钉 可以改变 拐点压力 泵的最大流量 17 溢流阀的进口压力随流量变化而波动的性能称为 性能的好坏用 或 评价 显然 ps pk ps pB 小好 nk 和nb 大好 压力流 量特性 调压偏差 开启压力比 闭合压力比 18 溢流阀为 压力控制 阀口常 先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通 定值减压阀为 压力控制 阀口常 先导阀弹簧腔的泄漏油必须 进口 闭 出口 开 单独引回油箱 19 调速阀是由 和节流阀 而成 旁通型调速阀是由 和节流阀 而成 定差减压阀 串联 差压式溢流阀 并联 20 为了便于检修 蓄能器与管路之间应安装 为了防止液压泵停车或泄载时蓄 能器内的压力油倒流 蓄能器与液压泵之间应安装 截止阀 单向阀 21 选用过滤器应考虑 和其它功能 它在系统中可安装在 和单独的过滤系统中 过滤精度 通流能力 机械强度 泵的吸油口 泵的压油口 系统的回油路上 22 两个液压马达主轴刚性连接在一起组成双速换接回路 两马达串联时 其转速为 两马达并联时 其转速为 而输出转矩 串联和并联两种情 况下回路的输出功率 高速低速增加相同 23 在变量泵 变量马达调速回路中 为了在低速时有较大的输出转矩 在高速时能提供 较大功率 往往在低速段 先将 调至最大 用 调速 在高速段 为最大 用 调速 马达排量 变量泵 泵排量 变量马达 24 限压式变量泵和调速阀的调速回路 泵的流量与液压缸所需流量 泵的工作 压力 而差压式变量泵和节流阀的调速回路 泵输出流量与负载流量 泵的工作压力等于 加节流阀前后压力差 故回路效率高 自动相适应 不变 相适应 负载压力 25 顺序动作回路的功用在于使几个执行元件严格按预定顺序动作 按控制方式不同 分 为 控制和 控制 同步回路的功用是使相同尺寸的执行元件在运动上同步 同步运动分为 同步和 同步两大类 压力 行程 速度 位置 27 理想气体是指 一定质量的理想气体在状态变化的某一稳定瞬时 其压力 温度 体积应服从 一定质量的气体和外界没有热量交换时的状态变化过程叫做 没有粘性的气体 气体状态方程pV T 常数 绝热过程 28 在气动系统中 气缸工作 管道输送空气等均视为 气动系统的快速充气 排气过程可视为 等温过程 绝热过程 29 是表示气流流动的一个重要参数 集中反应了气流的压缩性 气 流密度变化越大 当 时称为亚声速流动 当 时称为超声速流动 当 时称为声速流动 马赫数Ma Ma越大 Ma 1 MaATo 时 虽然节流开口调小 但活塞运动速度保持不变 溢流阀阀口关闭起安全阀作用 当AT 2 缸的负载为F 如果分别组成进油节流调速和回油节流调速回路 试分析 1 进油 回油节流调速哪个回路能使液压缸获得更低的最低运动 速度 2 在判断哪个回 路能获得最低的运动速度时 应将下述哪些参数保持相同 方能进行比较 解 1 进油节流调速系统活塞运动速度v1 qmin A1 出口节流调速系统活塞运动速度v2 qmin A2 因 1 2 故进油节流调速可获得最低的最低速度 2 节流阀的最小稳定流量是指某一定压差下 2 3 105Pa 节流阀 在最小允许开度ATmin 时能正常工作的最小流量qmin 因此在比较哪个 回路能使液压缸有较低的运动速度时 就应保持节流阀最小开口量 ATmin 和两端压差 p相同的条件 设进油节流调速回路的泵压力 为pp1 节流阀压差为 p1 则 设出口 调速回路液压缸大腔压力 泵压力 为pp2 节流阀压差为 p2 则 由最小稳定流量qmin 相等的定义可知 p1 p2 即 为使两个回路分别获得缸 最低运动速 度 两个泵的调定压力pp1 pp2 是不相等的 4 在图示的回路中 旁通型调速阀 溢流节流阀 装在液压缸的回油路上 通 过分析其调速性能判断下面哪些结论是正确的 A 缸的运动速度不受 负载变化的影响 调速性能较好 B 溢流节流阀相当于一个普通节流阀 只起回油路节流调速的作用 缸的运动速度受负载变化的影响 C 溢流节流阀两端压差很小 液压缸回油腔背压很小 不能进行调速 解 只有C 正确 当溢流节流阀装在回油路上 节流阀出口压力为零 差压 式 溢流阀有弹簧的一腔油 液压力也为零 当液压缸回油进入溢流节流阀的无 弹簧腔时 只要克服软弹簧的作用力 就能使溢流口开度最大 这样 油液基 本上不经节流阀而由溢流口直接回油箱 溢流节流阀两端压差很小 在液压缸 回油腔建立不起背压 无法对液压缸实现调速 5 如图所示的回路为带补油装置的液压马达制动回路 说明图中三个溢流阀和 单向阀的作用 解 液压马达在工作时 溢流阀5 起安全作用 制动时换向阀切换到中位 液压马达靠惯性还要继续旋转 故产生液压冲击 溢流阀1 2 分别用 来限制液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力 起制动缓冲作用 另一方 面 由于液压马达制动过程中有泄漏 为避免马达在换向制动过程中产生吸油 腔吸空现象 用单向阀3 和 4 从油箱向回路补油 6 如图所示是利用先导式溢流阀进行卸荷的回路 溢流阀调定压力 py 30 105Pa 要求考虑阀芯阻尼孔的压力损失 回答下列问题 1 在溢流阀开启或关闭时 控制油路E F 段与泵出口处B 点的油路是 否始终是连通的 2 在电磁铁DT 断电时 若泵的工作压力 pB 30 105Pa B 点和 E 点压力哪个压力大 若泵的工作压力 pB 15 105Pa B 点和 E 点哪个压力大 3 在电磁铁DT 吸合时 泵的 流量是如何流到油箱中去的 解 1 在溢流阀开启或关闭时 控制油路E F 段与泵出口处B 点的油 路始终得保持连通 2 当泵的工作压力pB 30 105Pa时 先导阀打开 油流通过阻尼孔流出 这时在溢流阀主阀芯的两端产生压降 使主阀芯打开 进行溢流 先导阀 入口处的压力即为远程控制口E 点的压力 故pB pE 当泵的工作压力 pB 15 105Pa时 先导阀关闭 阻尼小孔内无油液流动 pB pE 3 二位二通阀的开启或关闭 对控制油液是否通过阻尼孔 即控制主阀芯的启 闭 有关 但这部分的流量很小 溢流量主要是通过CD 油管流回油箱 8 如图所示的系统中 两个溢流阀串联 若已知每个溢流阀单独使用时的调整 压力 py1 20 Pa py2 40 Pa 溢流阀卸载的压力损失忽略不计 试判断在二位二通电磁阀 不同工况下 A 点和 B 点的压力各为多少 解 电磁铁1DT 2DT pA 0pB 0 1DT 2DT pA 0pB 20 105Pa 1DT 2DT pA 40 105PapB 40 105Pa 1DT 2DT pA 40 105PapB 60 105Pa 当两个电磁铁均吸合时 图示两个溢流阀串联 A 点最高 压力由py2 决 定 pA 40 105Pa 由于pA 压力作用在溢流阀1 的先导阀上 成为背 压 如果要使溢流阀1 的先导 阀保持 开启工况 压力油除了 克服调压 弹簧所产生的调定压力py1 20 105Pa以外 尚需克服背压力 pA 40 105Pa的作用 故泵的最大工作压力 pB py1 pA 20 40 105 60 105Pa 9 如图所示的系统中 主工作 缸 负载阻力F 2000N 夹紧 缸 II 在 运动时负载阻力很小可忽略不计 两缸大小 相同 大 腔面积 A1 20cm2 小腔有效面积A2 10cm2 溢流阀调整值py 30 105Pa 减 压阀调整值pj 15 105Pa 试分析 1 当夹紧 缸 II 运动时 pa 和 pb 分别为多少 2 当夹紧 缸 II 夹紧工件时 pa 和pb 分别为多少 3 夹紧 缸 II 最高承受的压力pmax 为多少 解 1 2 由于节流阀安装在夹紧缸的回油路上 属回油 节流调速 因 此无论 夹紧缸在运动时或夹紧工件时 减压阀均处于工作状态 pA pj 15 105Pa 溢流阀始终处于溢流工况 pB py 30 105Pa 3 当夹紧 缸 负载阻力FII 0 时 在夹紧缸的回油腔压力处于最高值 10 图示为大吨位液压机常用的一种泄压回路 其特点为液压缸下腔油路上装 置一个由上腔压力 控制的顺序阀 卸荷阀 活塞向下工作行程结束时 换 向阀可直接切换到右位使活塞回程 这样就不必使换向阀在中间位置泄压后再 切换 分析该回路工作原理后说明 1 换向阀1 的中位有什么作用 2 液控单向阀 充液阀 4 的功能是什么 3 开启液控单向阀的控制 压力pk 是否一定要比顺序阀调定压力px 大 解 工作原理 活塞工作行程结束后换向阀1 切换至右位 高压腔的压力 通过单向节流阀2 和换向阀1 与油箱接通进行泄压 当缸上腔压力高 于顺序阀3 的调定压力 一般为20 40 105Pa 时 阀处于 开启状态 泵的供油通过阀3 排回油箱 只有当上腔 逐渐泄压到低于顺序阀3 调 定压力 一般为 时 顺序阀关闭 缸下腔才 升压并打开液控单向阀使活 塞回程 1 换向阀1 的中位作用 当活塞向下工作行程结束进行换向时 在阀的中位 并不停留 只有当活塞上升到终点时换向阀才切换到中位 所用的K 型中位机能可以防止滑块下滑 并使泵卸载 2 由于液压机在缸两腔 的有效面积相差很大 活塞向上回程时上腔的排油 量很大 管路上的节流阀将会造成很大的回油背压 因此设置了充液阀 4 回程时上腔的油可通过充液阀4 排出去 当活塞利用重力快速下行时 若缸上腔油压出现真空 阀4 将自行打开 充液箱的油直接被吸入缸上腔 起着充液 补油 的作用 3 图示的回路中在换向时要求上腔先泄压 直至压力降低到顺序阀3 的调 定压力px 时 顺序阀断开 缸下腔 的压力才开始升压 在液控顺序 阀 3 断开瞬间 液控单向阀4 反向进口承受的压力为 px 20 40 105Pa 其反向出口和油箱相通 无背 压 因此开启液控单向阀的控制压力只需pk 0 3 0 5 px 即可 11 图示的液压回路 原设计要求是夹紧缸I 把工件夹紧后 进给缸 II 才能动作 并且要求夹紧缸I 的速度能够调节 实际试车后发现该方案 达不到预想目的 试分析其原因并提出改进的方法 解 图 a 的方案中 要通过节流阀对缸I 进行速度控制 溢流阀必然 处于溢流的工作状况 这时泵的压力为溢流阀调定值 pB py B 点压 力对工件是否夹紧无关 该点压力总是大于顺序阀的调定值px 故 进 给缸 II 只能 先动作 或和缸I 同时动作 因此无法达到预想的目的 图 b 是改进后的回路 它是把图 a 中顺序阀内控方式改为外控方式 控制压力由节流阀出口A 点引出 这样当缸I 在运动过程中 A 点的 压力取决于缸I 负载 当缸 I 夹紧工件停止运动后 A 点压力升高到 py 使外控顺序阀接通 实现所要求的顺序动作 图中单向阀起保压作用 以 防止 缸 II 在工作压力瞬间突然降低引起工件自行松开的事故 12 图 a b 所示为 液动阀换向回路 在主油路中接一个节流阀 当活塞运动到行程终点时切换控制油路的电磁阀3 然后利用节流阀的进 油口压差来切换液动阀4 实现液压缸的换向 试判断图示两种方案是否都 能正常工作 解 在 a 图方案 中 溢流阀2 装在节流阀1 的后面 节流阀始终有油 液流过 活塞在行程终了后 溢流阀处于溢流状态 节流阀出口处的压力和流 量为定值 控制液动阀换向的压力差不变 因此 a 图的方案可以正 常工作 在 b 图方案 中 压力推动活塞到达终点后 泵输出的油液全部经溢流阀2 回油箱 此时不再有油液流过节流阀 节流阀两端压力相等 因此 建立不起 压力差使 液动阀动作 此方案不能正常工作 13 在图示的夹紧系统中 已知定位压力要求为10 105Pa 夹紧力要 求为 3 104 夹紧 缸无杆腔面积 1 100cm 试回答下列问题 1 A B C D 各件名称 作用及其调整压力 2 系统的工作过程 解 1 A 为内控外泄顺序阀 作用是保证先定位 后夹紧的 顺序动作 调整压力略大于10 105Pa B 为卸荷阀 作用是定位 夹紧动作完成后 使大流量泵卸载 调整压力略大 于 10 105Pa C 为压力继电器 作用是当系统压力达到夹紧压力时 发讯控制 其他元 件动作 调整压力为30 105Pa D 为溢流阀 作用是夹紧后 起稳压作用 调整压力为30 105Pa 2 系统的工作过程 系统的工作循环是定位 夹紧 拔销 松开 其 动作过程 当1DT 得电 换向阀左位工作时 双泵供油 定位缸 动作 实现定位 当定位动作结束后 压力升高 升至顺序阀A 的调整压力值 A 阀打开 夹紧缸 运动 当夹紧压力达到所需要夹紧力时 B 阀使大 流 量泵卸载 小流量泵继续 供油 补偿泄漏 以保持系统压力 夹紧力由溢流 阀 D 控制 同时 压力继电器C 发讯 控制其他相关元件动作 14 图示系统为一个二级减压回路 活塞在运动时需克服摩擦阻力 1500 活塞面积A 15cm2 溢流阀调整压力py 45 105Pa 两个 减压阀的调定压力 分别为pj1 20 105Pa和pj2 35 105Pa 管道和换 向阀的压力损失不计 试分析 1 当 DT 吸合时活塞处于运动过程中 pB pA pC 三点的压力各为多少 2 当 DT 吸合时活塞夹紧工件 这时 pB pA pC 三点的压力各为多少 3 如在调整减压阀压力时 改取 pj1 35 105Pa和pj2 20 105Pa 该系统是否能使工件得到两种不同夹紧 力 解 1 DT 吸合 活塞运动时 因pL pj 减压阀阀口处于 最大位置 不起减压作用 pA pC pL 10 105Pa pB 10 105 pj Pa pj 为油液通过减压 阀时产生的压力损失 2 DT 吸合 活塞夹紧工件 溢流阀必然开启溢流 pB py 45 105Pa 对于减压阀1 由于pL 的 作用使其先导阀开启 主阀芯在两端压力差的作用下 减压开口逐渐关小 直 至完全闭合 对于减压阀2 由于pL 的作用使其主阀口关小处于平衡状态 允许 1 2 l min的流量经 先导阀回油箱 以维持出口处压力为定值 pC pA pj2 35 105Pa 3 由以上分析可知 只要DT 一 吸合 缸位于 夹紧工况时 夹紧缸的压力 将由并联的减压阀中调定值较高的那一减压阀决定 因此 为了获得两种不同 夹紧力 必须使pj1 pj2 如果取pj1 35 105Pa 则无法获得夹紧缸 压力pj 20 105Pa 15 在如图所示系统中 两液压缸的活塞面积相同 A 20cm2 缸 I 的 阻力负载F 8000N 缸 II 的阻力负载F 4000N 溢流阀的调整压力为py 45 105Pa 1 在减压阀不 同调 定 压力 时 pj1 10 105Pa pj2 20 105Pa pj3 40 105Pa 两缸的 动 作顺序是怎样的 2 在上面三个不同的减压阀调整值中 哪个调整值会 使 缸 II 运动速度最快 解 1 启动 缸 II 所需的压力 pj1 10 105Pa p2 减压阀口全开 不起减压作用 若不计压力损失 pB p2 20 105Pa 该压力不能克服缸I 负载 故缸 II 单独右移 待缸 II 运动到端点后 压力上升pA pj 40 105Pa pB py 45 105Pa 压力油 才使缸I 向右运动 2 当pj3 40 105Pa时 减压阀口全开 不起减压作用 泵的压力取决于 负载 pB p2 20 105Pa 因为溢流阀关闭 泵的流量全部进入缸 II 故缸 II 运动速度最快 vII q A 16 如图所示采用蓄能器的压力机系统的两种方案 其区别在于蓄能器和压力 继电器的安装位置不同 试分析它们的工作原理 并指出图 a 和 b 的系统分别具有哪些功能 解 图 a 方案 当活塞在接触工件慢进和保压时 或者活塞上行到终点时 泵一部分油液进入蓄能器 当蓄能器压力达到一定值 压力继电器发 讯使泵 卸载 这时 蓄能器的压力油对压力机保压并补充泄漏 当换向阀切换 时 泵和蓄能器同时向缸供油 使活塞快速运动 蓄能器在活塞向下向上 运动中 始终处于压力状态 由于蓄能器布置在泵和换向阀之间 换向时兼有 防止液压冲击的功能 图 b 方案 活塞上行时蓄能器与油箱相通 故蓄能器内的压力为零 当活 塞下行接触工件时泵的压力上升 泵的油液进入蓄能器 当蓄能器的压力上升 到调 定压力 时 压力继电器发讯使泵 卸载 这时缸由蓄能器保压 该方 案适用于加压和保压